Сверхнизкочастотные гравитационные волны наногерцового диапазона, исходящие от пульсаров, могут раскрыть тайны Вселенной, и новые японские исследования дают ученым надежду на расшифровку этого послания. С момента их открытия в 2023 году происхождение этих волн оставалось предметом дискуссий. Исследователи выделили два возможных источника, и новое исследование Университета Хиросаки направлено на то, чтобы определить, какой из них лучше объясняет это космическое явление.
Пульсары известны своей регулярностью, которая напоминает тиканье часов. С помощью радиотелескопов ученые наблюдают их вспышки, чтобы узнать о Вселенной и природе пульсаров. С 2023 года несколько исследовательских групп из США и Европы объявили о возможном обнаружении нового типа гравитационных волн — наногерцовых. Эти волны имеют огромные масштабы с длинами волн в световых годах и периодами от месяцев до нескольких лет. Для их наблюдения требуется широкое поле зрения, что возможно при наблюдении с расстояний в сотни или тысячи световых лет.
«Сигнал был статистически значимым, но ниже порога 5 сигма, требуемого специалистами по физике элементарных частиц», — сказал Хидеки Асада, теоретический физик и профессор Университета Хиросаки. «Это «убедительное доказательство», но пока не подтвержденное обнаружение. Однако космологи и астрофизики считают, что мы приближаемся к первому подтверждению наногерцовых гравитационных волн».
Для подтверждения результатов необходимы дополнительные данные. Поиск источника этой информации — отдельная задача.
«Есть два основных кандидата на источник наногерцовых гравитационных волн», — отметил Асада. «Первый — космическая инфляция, которая могла вызвать колебания пространства-времени в ранней Вселенной, расширившиеся до космических масштабов. Второй — сверхмассивные двойные черные дыры, образующиеся при слиянии галактик. Оба сценария могут генерировать наногерцовые волны».
Хотя источники гравитационных волн остаются стабильными, объекты, изгибающие пространство-время на пути к Земле, могут изменять их ритм. Исследователи могут идентифицировать паттерны, похожие на волны на пруду.
Асада и Шун Ямамото из Высшей школы науки и технологий Университета Хиросаки предложили новый метод определения источника этих волн, описанный в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Они идентифицируют биения при взаимодействии почти идентичных частот волн, влияющие на синхронизацию импульсов при их достижении Земли.
Команда опиралась на биения, возникающие при наложении двух волн с похожими частотами, чтобы определить периоды их усиления и ослабления. Это позволило им идентифицировать двойную черную дыру, так как черные дыры имеют похожие частоты и создают идентифицируемые биения. Если такое биение обнаружено, это указывает на два похожих источника, а не на случайный шум.
Для подтверждения существования наногерцовых гравитационных волн потребуется более убедительное доказательство. «После подтверждения обнаружения с достоверностью 5 сигма, возможно, в течение нескольких лет, следующим шагом станет вопрос о происхождении этих волн», — заключил Асада. «Наш метод может помочь определить, происходят ли они от инфляции или от близлежащих двойных черных дыр».
Статья команды была опубликована в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 15 октября 2025 года.
